對介入儀器的聲學突出顯示的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及醫(yī)學儀器，并且更具體地涉及用于使用聲學來突出顯示儀器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針、導管和其他介入工具通常由于它們的鏡面性質(zhì)和不利的入射角而難以在超聲下可視化。一種用于在超聲引導下標記針端部的解決方案是將小的超聲傳感器嵌入在針的端部處。這樣的傳感器接收直接超聲信號，所述直接超聲信號隨著來自超聲成像探頭的成像波束掃掠視場而撞擊在所述傳感器上。已經(jīng)提出了使用這些信號來在超聲圖像中突出顯示換能器的位置的不同方式。這些方式依賴于超聲從成像探頭到傳感器的渡越時間以估計傳感器的距離坐標，并且依賴于隨著成像波束掃掠視場而接收到的信號的強度以恢復橫坐標。為了估計渡越時間，必須訪問掃描器的線觸發(fā)事件，并且為了估計橫坐標，必須訪問幀觸發(fā)事件并訪問成像波束的坐標和轉(zhuǎn)向角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的原理，一種用于在圖像中突出顯示儀器的系統(tǒng)包括:探頭，其用于發(fā)送并接收超聲能量；以及標記設(shè)備，其被配置為響應(yīng)接收到的超聲信號并在延遲后發(fā)射超聲信號。醫(yī)學儀器包括所述標記設(shè)備。控制模塊被存儲在存儲器中并且被配置為解釋從所述探頭和從在所述探頭處的輸送標記設(shè)備接收到的所述超聲能量，以確定所述醫(yī)學儀器的三維位置，從而在圖像中突出顯示所述標記設(shè)備的位置。
[0004]—種用于確定儀器的位置的方法包括估計成像探頭的幀率；分析檢測窗內(nèi)的軌跡以找出與被安裝在儀器上的標記設(shè)備的位置最佳匹配的時間最大值，從而確定到達時間；通過將經(jīng)延遲的信號從所述標記設(shè)備發(fā)射到所述成像探頭來將聲學反饋信號注入到所述成像探頭中，以對從被安裝在所述儀器上的所述標記設(shè)備返回的回波進行仿真；并且在圖像中顯示所述回波以識別所述儀器的所述位置。
[0005]另一種用于確定儀器的位置的方法:將儀器插入超聲視場里面；估計正在采用的成像模式的幀率(T);通過被安裝在所述儀器上的傳感器來確定接收到的信號相對于原點(ο)的時間最大值(t。)；將所述傳感器切換到發(fā)送模式；在時間ti= t ο+ηΤ處從所述傳感器發(fā)射脈沖，η是整數(shù)，使得所述脈沖朝向成像探頭傳播并且后續(xù)信號由掃描機進行波束成形；并且在圖像中顯示來自所述傳感器位置的回波。
[0006]結(jié)合附圖閱讀對本公開的說明性實施例的以下詳細說明，本公開的這些和其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0007]本公開將參考附圖來詳細地呈現(xiàn)對優(yōu)選實施例的以下說明，其中:
[0008]圖1是示出了根據(jù)一個實施例的用于利用超聲來在圖像中突出顯示儀器的系統(tǒng)的方框/流程圖；
[0009]圖2是示出了根據(jù)一個實施例的用于利用超聲來突出顯示儀器的系統(tǒng)的概念圖；
[0010]圖3是示出了根據(jù)一個實施例的用于估計幀率的超聲脈動的幅度一一時間曲線圖；
[0011]圖4是示出了根據(jù)一個實施例的用于確定檢測時間超聲脈動的幅度一一時間曲線圖；
[0012]圖5是示出了根據(jù)一個實施例的、在儀器或工具的標記設(shè)備與探頭之間發(fā)生的事件的事件時間線；
[0013]圖6是示出了根據(jù)一個說明性實施例的用于利用超聲來跟蹤儀器的方法的流程圖；并且
[0014]圖7是示出了根據(jù)說明性實施例的用于利用超聲來跟蹤儀器的另一方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]根據(jù)本發(fā)明的原理，系統(tǒng)和方法允許對傳感器的位置的突出顯示。在醫(yī)學設(shè)備(例如介入設(shè)備)上采用一個或多個傳感器，以在正確的時間將聲學信號“注入”超聲(us)圖像里面。該注入的聲學信號將由掃描器感知作為對其本身的聲場的響應(yīng)。該信號由掃描器的波束成形管道處理，并最終在us圖像上被可視化。注意到，即使我們可能不知曉由掃描器發(fā)送聲波的時間，它們?nèi)匀粚⒃趥鞲衅魃蟿?chuàng)建被用于突出顯示傳感器的信號。當設(shè)備被插入到us區(qū)域里面時，運行一次性校準步驟以估計正在使用的成像模式的幀率(T)。第二，找出由傳感器接收的信號相對于任意原點的時間最大值(t。)。第三，傳感器被切換到發(fā)送模式，并且在時間tiZtfnTOi是整數(shù))處從傳感器發(fā)射脈沖。該脈沖朝向成像探頭傳播，并且后續(xù)信號由掃描機進行波束成形。最終的視覺顯示示出了來自傳感器位置的回波。
[0016]本發(fā)明的原理允許較少地依賴于用于精確定位儀器的位置的特定掃描器數(shù)據(jù)的可用性。例如，不再需要來自掃描器的幀、線觸發(fā)器和波束成形參數(shù)。這允許裝備有超聲的工具是獨立的(不需要與掃描器的低水平接合)，因此允許它們是可用的，具有對來自任意供應(yīng)商的超聲機器的廣泛安裝基礎(chǔ)。在一個實施例中，系統(tǒng)能夠?qū)碜猿上駫呙杵鞯年P(guān)鍵性參數(shù)進行即時逆向工程，所述關(guān)鍵性參數(shù)例如幀率和線觸發(fā)器位置、到掃描器的接收信號路徑中的模擬聲學信號注入等。
[0017]應(yīng)當理解，將就針的方面來描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導是更寬泛的教導寬泛得多并且適用于任何醫(yī)學儀器或通過聲學能量跟蹤的其他儀器。在一些實施例中，本發(fā)明的原理被用在跟蹤或分析復雜的生物或機械系統(tǒng)中。具體而言，本發(fā)明的原理適用于生物系統(tǒng)的內(nèi)部跟蹤流程，適用于身體的所有區(qū)域中的流程，例如肺、胃腸道、排泄器官、血管等。附圖中描繪的元件可以被以硬件和軟件的各種組合來實施，并且提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能?？梢栽趦x器在超聲引導下被插入到身體中的任何時候采用本發(fā)明的實施例，這包括針流程(活檢、消融、麻醉、疼痛管理、膿腫引流等)、導管流程(心臟修復、電生理現(xiàn)象等)或任意其他流程。
[0018]可以通過使用專用硬件以及能夠與合適的軟件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行軟件的硬件來提供附圖中示出的各個元件的功能。當由處理器來提供功能時，可以由單個專用處理器、由單個共享處理器或由其中一些能夠被共享的多個獨立處理器來提供功能。而且，對術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確的使用不應(yīng)被解釋為排他地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且能夠暗含地包括但不限于，數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、非易失性存儲器等。
[0019]而且，本文記載原理、方面和本發(fā)明的實施例及其具體范例的所有陳述旨在包括其結(jié)構(gòu)等價方案和功能等價方案兩者。此外，旨在使這樣的等價方案包括目前已知的等價方案以及將來發(fā)展出的等價方案(即發(fā)展出的執(zhí)行相同的功能的任何元件，而不論其結(jié)構(gòu)如何)兩者。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當意識到本文提出的方框圖表示說明性系統(tǒng)部件的概念性視圖和/或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的原理的電路圖。相似地，應(yīng)當意識到任何流程圖表、流程圖等表示各個過程，這些過程可以基本在計算機可讀存儲媒體中表示并且因此由這樣的計算機或處理器運行，不論是否明確示出了計算機或處理器。
[0020]另外，本發(fā)明的實施例可以采取能夠從計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式，所述計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)提供由計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或結(jié)合計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用的程序代碼。出于這種說明的目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)能夠是可以包括、存儲、傳送、傳播或輸送由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用的程序的任何裝置。所述介質(zhì)可以是電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或者傳播介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的范例包括半導體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移動計算機磁盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(R0M)、硬磁盤和光盤。光盤的當前范例包括只讀光盤(CD-ROM)、讀/寫光盤(CD-R/W)、藍光盤 TlP DVD。
[0021]現(xiàn)在參考附圖，在附圖中相似的附圖標記表示相同或類似的元件，并且首先參考圖1，說明性地示出了根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以包括從其監(jiān)督和/或管理流程的工作站或控制臺112。工作站112優(yōu)選地包括用于存儲程序和應(yīng)用的存儲器116和一個或多個處理器114。存儲器116可以存儲圖像處理模塊115，所述圖像處理模塊115被配置為處理來自超聲掃描器125的信號。模塊